如圖4-4-27（a）所示，一平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距L=0.2 m，電阻R=1.0Ω。有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿與軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度為B=0.5 T的勻強磁場中，磁場的方向垂直于軌道面向下，現(xiàn)用一外力F與時間t的關(guān)系如圖（b）所示，求桿的質(zhì)量m和加速度a。?

圖4-4-27

解析：本題是一道電磁感應與力學知識相結(jié)合的問題，綜合性較強，涉及到力和運動。導體桿向右運動時切割磁感線，回路中產(chǎn)生感應電流，分析其受力：水平方向上，安培力和外力Ｆ，由題意導體桿勻加速運動，所以合外力恒定，即F－F安=ma；根據(jù)法拉第電磁感應定律求出安培力的表達式，再結(jié)合圖形既可解題。?

解：導體桿與光滑軌道、電阻R組成閉合回路，當桿向右運動時在回路中產(chǎn)生感應電流，桿在外力和安培力作用下勻加速運動。經(jīng)時間t速度為v，則有v=at?

桿切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，由法拉第電磁感應定律：E=BLv?

由右手定則判斷感應電流方向為逆時針方向。根據(jù)歐姆定律：I=?

桿受到的安培力，由楞次定律中的阻礙知：向左，大小為F安=BIL?

根據(jù)牛頓第二定律：F－F安=ma?

解以上各式得F=ma+t，這就是外力F和時間t的函數(shù)關(guān)系。?

在圖象上任意取兩個點即可解得結(jié)果，如�。�0，1）和（20，3）兩點代入最后的函數(shù)關(guān)系就能得兩個方程，解得a=10 m/s2，m=0.1 kg。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，容器A和氣缸B都是導熱的，A放置在l27℃的恒溫槽中，B放置在27℃的空氣中，大氣壓強為p0=1.0×105Pa，開始時閥門K關(guān)閉，A內(nèi)為真空，其容積VA=2.4L，B內(nèi)活塞截面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg，活塞下方充有理想氣體，其體積VB=4.8L，活塞上方與大氣連通，A與B間連通細管體積不計，若打開閥門K．使A與B連通，活塞移動，試求穩(wěn)定后：
（1）容器B內(nèi)氣體的壓強是多少？
（2）容器A內(nèi)氣體壓強是多少？
（3）氣缸B內(nèi)氣體的體積是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2012?西城區(qū)二模）實驗題
（1）甲乙兩個同學共同做“驗證牛頓第二定律”的實驗，裝置如圖所示．

①兩位同學用砝碼盤（連同砝碼）的重力作為小車（對象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力對小車運動的影響．他們將長木板的一端適當墊高，在不掛砝碼盤的情況下，小車能夠自由地做
勻速直線
勻速直線
運動．另外，還應滿足砝碼盤（連同砝碼）的質(zhì)量m
遠小于
遠小于
小車的質(zhì)量M．（填“遠小于”、“遠大于”或“近似等于”）
接下來，甲同學研究：在保持小車的質(zhì)量不變的條件下，其加速度與其受到的牽引力的關(guān)系；乙同學研究：在保持受到的牽引力不變的條件下，小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系．
②甲同學通過對小車所牽引紙帶的測量，就能得出小車的加速度a．圖2是某次實驗所打出的一條紙帶，在紙帶上標出了5個計數(shù)點，在相鄰的兩個計數(shù)點之間還有4個點未標出，圖中數(shù)據(jù)的單位是cm．實驗中使用的電源是頻率f=50Hz的交變電流．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出小車的加速度a=
0.343
0.343
m/s2．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
③乙同學通過給小車增加砝碼來改變小車的質(zhì)量M，得到小車的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫出a～
1
M
圖線后，發(fā)現(xiàn)：當
1
M
較大時，圖線發(fā)生彎曲．于是，該同學后來又對實驗方案進行了進一步地修正，避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象．那么，該同學的修正方案可能是
A
A

A．改畫a與
1
M+m
的關(guān)系圖線       B．改畫a與（M+m）的關(guān)系圖線
C．改畫 a與
m
M
的關(guān)系圖線         D．改畫a與
1
(M+m)2
的關(guān)系圖線
（2）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，采用如圖3所示的電路．
①請根據(jù)圖3在圖4中進行實物連線．

②某同學在實驗中得到下面一組U和I的數(shù)據(jù)：
序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U/V 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 1.00 1.50 2.00 3.00
I/A 0.05 0.08 0.10 0.11 0.12 0.16 0.19 0.22 0.27
圖5是該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出的伏安特性曲線．從圖線上可以看出，當通過小燈泡的電流逐漸增大時，燈絲的阻值逐漸
增大
增大
；這表明燈絲的電阻率隨溫度升高而
增大
增大
．（以上兩空均選填“增大”、“不變”或“減小”）
③將本實驗中的小燈泡兩端加3.0V的電壓，則小燈泡的實際功率約為
0.81（0.80～0.82）
0.81（0.80～0.82）
W；若直接接在電動勢為3.0V、內(nèi)阻為2.0Ω的直流電源兩端，則小燈泡的實際功率約為
0.62（0.60～0.64）
0.62（0.60～0.64）
W．（以上兩空的結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源：2011年龍灣中學高一10月份月考物理卷 題型：填空題

某同學用圖甲所示的實驗裝置研究小車在斜面上的勻變速直線運動。實驗步驟如下：

a．安裝好實驗器材，將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上。

b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿斜面向下運動，重復幾次。選出一條點跡清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每2個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖乙中0、1、2……8點所示。

c．用最小刻度是毫米的刻度尺測量各計數(shù)點的刻度數(shù)值，分別記作x0、x1、x2……x8。

d．分別計算出打點計時器打下計數(shù)點1、2、3……7時小車的瞬時速度v1、v2、v3……v7。

e．以v為縱坐標、t為橫坐標，標出v與對應時間t的坐標點，畫出v－t圖線。

乙

結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務：

1. 表1記錄的是該同學測出計數(shù)點的刻度數(shù)值，其中x5未測定，請你根據(jù)圖乙將這個測量值填入表1中。

表1：

符  號

x0

x1

x2

x3

x4

x5

x6

x7

x8

刻度數(shù)值/cm

0

1.12

2.75

4.86

7.49

 

14.19

18.27

22.03

2. 表2記錄的是該同學根據(jù)各計數(shù)點的刻度數(shù)值，計算出打點計時器打下各計數(shù)點時小車的瞬時速度，請你根據(jù)表1中x5和x7計算出v6的值，并填入表2中。

表2：

符  號

v1

v2

v3

v4

v5

v6

v7

速度數(shù)值/(m·s-1)

0.34

0.47

0.59

0.72

0.84

 

0.98

3. 該同學在圖丙中已標出v1、v2、v3、v4、v5和v7對應的坐標點，請你在圖中標出v6對應的坐標點，并畫出v－t圖線。

4. 根據(jù)v－t圖線可計算出小車的加速度a=___________m/s2。（保留兩位有效數(shù)字）

 

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

1931年，英國物理學家狄拉克從理論上預言了存在著只有一個磁極的粒子——磁單極子.如圖4-4-27所示，如果有一個磁單極子（單N極）從a點開始穿過線圈后從b點飛過，那么（    ）

A.線圈中感應電流的方向是沿PMQ方向

B.線圈中感應電流的方向是沿QMP方向

C.線圈中感應電流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向

D.線圈中感應電流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向

圖4-4-27

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